[发明专利]一种超前钻孔控制盾构机姿态漂移的施工方法

说明书

本发明公开了一种超前钻孔控制盾构机姿态漂移的施工方法，包括以下步骤：在中盾壳体上预设超前钻孔位置，在预设孔位处朝盾构前方斜向地层进行超前钻孔并取出土体，使盾构刀盘下方形成多个空洞，对钻杆前方空洞进行高压水冲洗后注入泥岩分散剂，使盾构前盾下部的泥岩软化，盾构机依靠自重下沉。本方法通过在中盾壳体下部预设开口，当盾构机出现上浮时，通过开口朝盾构前方斜向地层进行超前钻孔并取出土体，使盾构刀盘下方形成多个钻孔取土后的空洞，经高压水冲洗空洞后注入泥岩分散剂，使盾构前盾下部的泥岩软化，盾构机则会依靠自重局部下沉，以达到抑制上浮控制盾构姿态的目的。

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工领域，特别涉及一种超前钻孔控制盾构机姿态漂移的施工方法。

背景技术

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是采用盾构机在地层中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用刀盘进行土体切削，通过出土机械运出洞外，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

目前城市地铁盾构隧道施工中，在泥岩地层或含此类软弱地层的复合地层中掘进时，或是由于地质条件变异性，容易遇到盾构机上浮严重或姿态漂移的情况，致使盾构机掘进方向发生偏差，严重危及隧道施工安全。目前大多依靠盾构自身系统进行控制预防盾构姿态，如利用千斤顶不均匀施力抑制隧道上浮和衬背注浆工法可以解决盾构位移，但不稳定的浆液材料对整条隧道造成隐患，而且短期内发生超出限界的、没有征兆的盾构漂移并无合适的解决方法。

发明内容

本发明目的在于：针对在泥岩地层或含泥岩的复合地层中掘进时，容易遇到盾构机上浮严重或姿态漂移的情况，致使盾构机掘进方向发生偏差的问题，提供一种超前钻孔控制盾构机姿态漂移的施工方法，该方法可在盾构机出现漂移情况或倾向时，通过不同方位的超前钻孔去除土体并进行高压冲洗和分散剂的注入，并依靠盾构机自重下沉进而抑制姿态漂移，达到稳定、便捷、安全、经济的在泥岩地层抑制盾构机漂移的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种超前钻孔控制盾构机姿态漂移的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、预设超前钻孔位置：在盾构机中盾壳体下部预设多个开口，且开口尺寸略大于超前钻孔直径；

步骤二、钻孔取土：检测到盾构机发生漂移后，盾构机停机，在中盾壳体开口处朝盾构前方斜向地层进行超前钻孔并取出土体，使盾构刀盘下方形成多个钻孔取土后的空洞；

步骤三、高压水冲洗：土体取出后，对钻杆前方空洞进行高压水冲洗，将钻孔孔底的岩屑和空洞壁上粘附的岩粉冲出；

步骤四、注入分散剂：取土冲洗空洞后注入泥岩分散剂，使盾构前盾下部的泥岩软化；

步骤五、盾构姿态改正：盾构机依靠自重下沉，并辅以盾构掘进参数控制，使盾构机姿态得以控制。

本方法通过在中盾壳体下部预设开口，当盾构机出现上浮时，则通过开口朝盾构前方斜向地层进行超前钻孔并取出土体，使盾构刀盘下方形成多个钻孔取土后的空洞，经高压水冲洗空洞后注入泥岩分散剂，使盾构前盾下部的泥岩软化，盾构机则会依靠自重局部下沉，从而达到抑制上浮控制盾构姿态的目的，该方法相比于千斤顶施力和衬背注浆工法，其具有调整方式简便灵活，对周围地层影响更小，抑制漂移准确度更高、过程更加经济可控的特点。

本方法是利用地基应力解除法，在盾构漂移的反方向(即前盾下方)钻孔取土，利用下方地层的沉降，使得盾构机重心前移，从而减小倾斜幅度。利用斜向钻孔，从盾构机前盾下侧的地层中缓慢取土，使得原始地层高度下降，盾构机随着重力的作用，在恢复掘进的过程中逐渐抑制漂移。